第八章 蛋白质消化吸收和氨基酸代谢

第八章 蛋白质消化吸收和氨基酸代谢的思维导图，整理了蛋白质的营养价值与消化、吸收、氨基酸的一般代谢、氨的代谢、个别氨基酸代谢的内容，快来看看吧！

第八章 蛋白质消化吸收和氨基酸代谢

• 一、蛋白质的营养价值与消化、吸收
  • （一）体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述
    • 1、氮平衡：指每日氮的摄入量与排出量之间的关系，通过测定其含量可间接了解体内蛋白质合成和分解的状况。
      • 氮的总平衡：摄入氮量=排出氮量，反映体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡，通常见于正常成人
      • 氮的负平衡：摄入量<排出量，例如：饥饿、严重烧伤、出血及消耗性疾病的病人
      • 氮的正平衡：摄入量>排出量，例如：儿童、孕妇及恢复期的病人
    • 2、摄入来源：食物中的蛋白质
    • 3、排出方式：粪便和尿液
    • 4、氮的需求量：
      • 一位60kg体重的正常人每日蛋白质的最低分解量约为20g
      • 正常成人每日蛋白质的最低生理量需要量为30～50g
      • 营养学会推荐正常成人每日蛋白质的需要量为80g
  • （二）营养必须氨基酸决定蛋白质的营养价值
    • 氨基酸
      • 1、必需氨基酸
        • 定义：体内需要而体内不能自身合成，必须由食物提供的氨基酸
        • 组成（9种）：亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和组氨酸
      • 2、非必需氨基酸
        • 定义：体内可以合成，不必由食物供给
      • 3、精氨酸：可以在体内合成，但量不多，长期供应不足或需要量增加可造成负氮平衡。因此也归为营养必需氨基酸。
    • 蛋白质的营养价值
      • 定义：指食物蛋白质在体内的利用率
      • 取决：食物蛋白质中必需氨基酸的种类和比例
    • 食物蛋白质的互补作用
      • 定义多种营养价值较低的蛋白质混合食用，彼此间必需氨基酸可以得到相互补充，从而提高蛋白质的营养价值
      • 例如：谷类蛋白质赖氨酸较少含色氨酸较多，豆类蛋白质含赖氨酸较多含色氨酸少
  • （三）外源性蛋白质消化成寡肽和氨基酸后被吸收
    • 1、蛋白质在胃中被水解为多肽和氨基酸
      • 胃蛋白酶原：由胃黏膜主细胞分泌，经盐酸激活后转变成为有活性的胃蛋白酶。
      • 胃蛋白酶
        • 自身催化作用：能激活胃蛋白酶原转变成为胃蛋白酶
        • 最适PH：1.5～2.5
        • 意义：具有凝乳作用
    • 2、蛋白质在小肠被水解成寡肽和氨基酸
      • 内肽酶
        • 包括：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶
        • 作用：特异性地水解蛋白质内部的一些肽键
        • 内肽酶和羧肽酶都以酶原形式由胰腺细胞分泌
      • 外肽酶
        • 包括：羧肽酶（胰腺）和氨肽酶（小肠黏膜细胞）
        • 作用：特异性地水解蛋白质或多肽末端的肽键
      • 肠激酶
        • 定义：十二指肠黏膜细胞分泌的一种蛋白质水解酶
        • 作用特异性地作用于胰蛋白酶原
        • 胰蛋白酶原由肠激酶激活
    • 3、氨基酸和寡肽通过主动转运机制被吸收
      • 蛋白质消化产物的吸收
        • 部位：小肠
        • 形式：氨基酸和寡肽
        • 转运：主动转运，y-谷酰基循环
      • 氨基酸转运蛋白
  • （四）未消化吸收的蛋白质在结肠下段发生腐败（5%）
    • 蛋白质的腐败作用
      • 定义：未被消化蛋白及未被吸收的消化产物在结肠下部受到肠道细菌的分解
      • 形式：无氧分解
      • 产物：维生素及脂肪酸，有害产物：胺类、氨、分类、吲哚及硫化氢等
    • 1、肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类
      • 转变：组氨酸👉👉组胺，赖氨酸👉👉尸胺，色氨酸👉👉色胺，酪氨酸👉👉酪胺，苯丙氨酸👉👉苯乙胺
      • 产物：大多数具有毒性。组胺和尸胺具有降血压作用，酪胺具有升高血压的作用
      • 肝功能受损：酪胺和苯乙胺不能在肝内及时转化，极易进入脑组织，经β-羟化酶作用，分别转化为β-羟酪胺和苯乙醇胺
      • 假神经递质
        • 定义：结构类似于儿茶酚胺
        • 作用：增多时，干扰儿茶酚胺正常功能，阻碍神经冲动传递，使大脑发生异常抑制。肝性脑病发生原因之一。
    • 2、肠道细菌通过脱氨基作用产生氨
      • 肠道氨来源
        • 未被吸收的氨基酸👉👉（脱氨基）👉👉氨
        • 血液中的尿素👉👉（肠菌尿素酶的水解）👉👉氨
      • 结果
        • 进入血液
        • 肝中合成尿素
      • 作用：降低肠道的PH，减少氨的吸收
    • 3、腐败作用产生其他有害产物
      • 如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢
• 二、氨基酸的一般代谢
  • （一）体内蛋白质分解生成氨基酸
    • 降解
      • 成人体内蛋白质每天约有1%～2%被降解，主要是骨骼肌中的蛋白质。
      • 降解的蛋白质生成氨基酸，大约70%～80%有重新被利用合成新的蛋白质。
    • 1、蛋白质以不同速率进行降解
      • 用半衰期表示
    • 2、真核细胞内蛋白质的降解途径
      • I. 在溶酶体通过ATP非依赖途径
        • 特点：不需要消耗ATP
        • 溶酶体
          • 起消化作用
          • 含组织蛋白酶
            • 对蛋白质选择性较差
            • 主要降解：细胞外来蛋白质、膜蛋白和胞内长寿命蛋白质
      • II. 在蛋白酶体通过ATP依赖途径
        • 特点：消耗ATP，需泛素参与
        • 泛素化
          • 定义：泛素标记与被选择降解的蛋白质形成共价连接，蛋白酶体将其降解
          • 泛素链：一种蛋白质降解进行多次泛素化反应
          • 过程
        • 蛋白酶体
          • 存在：细胞核和胞质
          • 组成：20s的核心颗粒和19s的调节颗粒
          • 主要降解：异常蛋白质和短寿命蛋白质
  • （二）外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库
    • 氨基酸代谢库：体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸属于内源性氨基酸，与食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）共同分布于体内各处，参与代谢
  • （三）氨基酸分解代谢首先脱氨基
    • 1、氨基酸通过转氨基作用脱去氨基
      • 脱氨基方式
        • ①转氨基作用
          • 定义：在氨基转移酶的催化下，可逆地将α-氨基酸的氨基转移给α-酮酸，另一种α-酮酸得到此氨基生成相应氨基的过程
          • 反应式
            • 
          • 除赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸外，大多数氨基酸都能进行转氨基作用
          • 氨基转氨酶
            • 存于：细胞内，血清中活性低
            • 辅基：维生素B6的磷酸酯
            • 含有
              • 谷丙转氨酶GPT/ALT
              • 谷草转氨酶GOT/AST
            • 肝组织：ALT活性最高，急性肝炎ALT活性显著升高
            • 心肌组织：AST活性最高，心肌梗死血清AST明显上升
            • 意义：疾病诊断和预后的参考指标之一
          • 生理意义
            • 体内多数氨基酸脱氨基的重要方式
            • 机体合成非必需氨基酸的重要途径
            • 通过转氨基作用并未产生游离氨
        • ②氧化脱氨基作用
          • L型：分布不广，活性低
            • L-谷氨酸脱氢酶
              • 存于：肝、脑、肾
              • 辅酶：NAD+或NADP+
              • 抑制剂：GTP、ATP
              • 激活剂：GDP、ADP
          • D型：D-氨基酸少
        • ③联合脱氨基作用
          • 定义：两种脱氨基方式的联合作用，氨基酸脱下α-氨基生成α酮酸的过程
          • 类型
            • 转氨基偶联脱氨基作用
              • 部位：肝、肾、脑
              • 氨基酸脱氨基的主要方式
              • 体内合成非必需氨基酸的主要方式
            • 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环
        • ④非氧化脱氨基作用
    • 2、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解
      • α-酮酸
        • 👉提供能力
        • 👉营养非必需氨基酸
        • 👉糖和脂质
      • 氨基酸生糖及生酮性质分类
• 三、氨的代谢
  • 来源
    • 氨基酸脱氨基作用（主要）
    • 肠道细菌产生氨
      • 蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产氨（腐败作用）
      • 尿素经肠道细菌尿素酶水解产氨
    • 肾小管上皮细胞分泌氨
      • 谷氨酰胺👉👉（谷氨酰胺酶）👉👉谷氨酸和氨
  • 去路
    • 肝合成尿素（主要）
      • 鸟氨酸循环（尿素循环）----Hans krebs和 Kurt Henseleit首先提出
      • 原料：CO2、NH3、H2O、ATP
      • 部位：肝的线粒体和胞浆
      • 反应过程
        • 总反应
          • 耗能：3个ATP，4个高能磷酸键
        • ①NH3、CO2、ATP缩合生成氨基甲酰磷酸
          • 部位：线粒体
          • 消耗2分子ATP
          • 激活剂：N-乙酰谷氨酸
        • ②氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸
          • 部位：线粒体
          • 瓜氨酸生成后进入胞液
        • ③瓜氨酸与天冬氨酸生成精氨酸代琥珀酸
          • 部位：胞液
        • ④精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸与延胡索酸
          • 部位：胞液
        • ⑤精氨酸水解释放尿素再生成鸟氨酸
          • 部位：胞液
      • 尿素合成受到膳食蛋白质和两种关键酶的调节
        • ①高蛋白质膳食增加尿素生成
        • ②AGA激活CPS-1启动尿素合成
          • CPS-1是鸟氨酸循环启动关键酶
          • CPS-1别构激活剂：AGA
          • GAA激活剂：精氨酸
        • ③精氨酸代琥珀酸合成
      • 病症（高血氨症或氨中毒）
        • 高血氨症：肝功能严重损伤或尿素合成相关酶遗传性缺陷时，都可导致尿素合成发生障碍，血氨浓度升高
        • 临床症状包括呕吐、厌食、间歇性共济失调、嗜睡甚至昏迷等
    • 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物
    • 合成谷氨酰胺、丙氨酸
    • 肾小管泌氨
  • 转运
    • ●肌肉通过丙氨酸﹣葡萄糖循环将氨运往肝
      • 过程
        • 
      • 生理意义
        • 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝
        • 肝为肌肉提供葡萄糖
    • ●脑和肌肉组织通过谷氨酰胺将氨运往肝或肾
      • 过程
        • 
          • 
      • 谷氨酰胺生理意义
        • 氨的解毒产物
        • 氨的储存及运输形式
• 四、个别氨基酸代谢
  • 个别氨基酸的脱羧基
    • ①谷氨酸脱羧生成y-氨基丁酸（GABA）
      • 过程
      • GABA
        • 作用：抑制性神经递质，神经中枢
        • 应用：临床上常用于维生素B6治疗小儿惊厥、妊娠呕吐和精神焦虑
    • ②组氨酸脱羧生成组胺
      • 过程
      • 组胺
        • 分布
          • 分布广泛，乳腺、肺、肝、肌及胃黏膜中含量较高
          • 主要存在于肥大细胞中
        • 生理意义
          • 强烈的血管扩张剂
          • 增强毛细血管的通透性
          • 刺激胃蛋白酶原及胃酸分泌
    • ③色氨酸经5-羟色氨酸脱羧（5-HT）
      • 过程
      • 5-羟色氨酸
        • 脑内作为神经递质起抑制作用
        • 在外周组织有收缩血管作用
    • ④某些氨基酸脱羧基可产生多胺
      • 过程
      • 关键酶：鸟氨酸脱羧酶
      • 部位：生长旺盛的组织，如胚胎、再生肝、肿瘤组织
      • 多胺
        • 应用：临床上检测病人血和尿中多胺的水平作为肿瘤辅助诊断及病情变化的生化指标之一
  • 某些氨基酸分解代谢产生一碳单位
    • 一碳单位
      • 定义：某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的有机基团
      • 包括：甲基（—CH3）、亚甲基（—CH2—）、次甲基（—CH—）、甲酰基（—CHO）及亚氨甲基（—CH=NH） 注：CO和CO2不是一碳单位
      • 运载体：四氢叶酸
      • 结构
      • 来源
        • 甘氨酸、色氨酸、丝氨酸及组氨酸的分解代谢
        • 由氨基酸生成的同时即结合在四氢叶酸的N5、N10位上
      • 生物学意义
        • 作为嘌呤和嘧啶的合成原料
        • 嘌呤合成： N10- CHO -FH4与N5,N10= CH -FH4分别为嘌呤合成提供C2与C8
        • 胸腺嘧啶核苷酸合成： N5,N10-CH2-FH4为胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基
        • 将氨基酸代谢和核酸代谢联系起来
        • 体内甲基化反应提供甲基 → SAM 是主要甲基来源
        • 代谢障碍或FH4不足时，可引起巨幼细胞性贫血等疾病
  • 含硫氨基代谢
    • 1、甲硫氨酸参与甲基转移
      • SAM（S-腺苷甲硫氨酸）中的甲基称为活性甲基，又称活性甲硫氨酸。是体内甲基的直接供体
      • 甲硫氨酸循环
        • 过程
        • 生理意义
          • 为体内广泛存在的甲基化反应提供甲基
          • 促进FH4再生
      • 疾病
        • 维生素B12不足：巨幼红细胞性贫血
        • 高同型半胱氨酸血症：动脉粥样硬化和冠心病
    • 2、甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基
      • 肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用的重要化合物
      • 肌酸
        • 合成主要器官：肝
        • 合成原料：甘氨酸为骨架，精氨酸提供脒基、SAM提供甲基合成
      • 磷酸激酶
        • 组成：M亚基（肌型，MM主要在骨骼肌，MB主要在心肌）和B亚基（脑型，BB主要在脑）
        • 应用：血中MB型肌酸激酶的活性增高，作为心肌梗死的辅助诊断指标之一
    • 3半胱氨酸代谢
      • 半胱氨酸与胱氨酸可以互变
      • 半胱氨酸可转变成牛磺酸
        • 牛磺酸结合胆汁酸的组成成分之一
      • 半胱氨酸可生成活性硫酸根
        • 3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸，PAPS体内硫酸基的供体
  • 芳香族代谢
    • 1、苯丙氨酸羟化生成酪氨酸
      • 催化酶：苯丙氨酸羟化酶
        • 存于：肝
        • 辅酶：四氢生物蝶呤
        • 属于一种单加氧酶
      • 特点：不可逆
      • 过程
      • 苯酮酸尿症
        • 定义：大量的苯丙酮酸及其部分代谢产物（苯乳酸及苯乙酸）由尿排出
        • 临床症状：苯丙酮酸堆积对中枢神经系统有毒性，导致脑发育障碍，患儿智力低下
    • 2、酪氨酸的转变
      • 转变为儿茶酚胺
        • 儿茶酚胺：多巴胺、去甲肾上腺素及肾上腺素
        • 关键酶：酪氨酸羟化酶
        • 帕金森病：多巴胺生成减少
      • 转变为黑色素
        • 酶：酪氨酸酶
        • 白化病：先天性酪氨酸酶缺乏，不能合成黑色素，皮肤毛发发白。对阳光敏感，易患皮肤癌。
      • 彻底氧化分解
        • 尿黑酸尿症
          • 体内尿黑酸分解代谢的酶先天性缺陷，尿黑酸的分解受阻
  • 支链氨基酸代谢
    • 包括：缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸